РЕШЕННЕ ЗАДАННЙ ВАРИАНТА 3
Часть Ј
На приведенном рисунке
изображена модель атома
кремния серы кислорода углеродаРевіевие. Для ответа на первое задание вспомним, что все олек - троны в атоме распределены по электронвым слоям (или онергетиче - ским. уровням). Число таких слоев (уровней) равно номеру периода, в котором расположен химический элемент в Периодической системе элементов . Следовательно, если на атомной модели изображено 2 уровня, то этот элемент находится во 2-м периоде, и все электроны в его атомах располагаются на двух уровнях (слоях).
Число электронов в атоме равно его порядковому номеру. Следо - вательно, элемент с порядковым номером 6 — это углерод. Ответ: 4.
Порядковый номер химического олемента в Периодичеекой сис - теме соответствует: числу электронов в атоме значению высшей валентности элемента по кислороду числу электронов, недостающих до завершения внешнего слоя числу олектронных слоев в атоме
Ревіевие. Как известно, порядковый номер химического qлемента в Периодической системе элементов совпадает с вели - чиной положительного заряда атомных ядер (закон Р. Мозли). Однако такого варианта ответа среди предложенных нет. Для выбора правиль - ного ответа вспомним тот факт, что атом в целом электронейтрален, т. е. число положительно заряженных протонов в ядре равво числу отрица - тельно заряженных электронов, вращающихся вокруг ядра. Таким об - разом, правильным является оервый вариант ответа. Ответ: 1.
72
Ионной свяоью образовано каждое ио двух веществ хлорид бария и нитрид лития фосфин и аммиак оксид углерода(ІІ) и оксид бария оксид углерода(ІV) и оксид фосфора(V)
Решение. Ионная химическая связь реализуется в бинарных co - единениях, образованных наиболее электроположительными (актив - ными) металлами и наиболее электроотрицательными неметаллами, например в соединениях типа NaCl, CaF2, KH, CaO. Itpoмe того, ионная связь реализуется в сложных солях и кристаллических щёлочах, имеющих ионную кристаллическую решетку, например в КОН, Na2SO4 , KNO з. Так, в последнем случае кристаллическая решетка со - стоит из ионов K+ и NOэ° . Среди перечисленных в задании соединений
только хлорид бария и нитрид лития имеют в своем составе ион метал-
ла и ион неметалла $Ba"'Cl) и LijN 3 ) . Ответ: 1.
Азот проявляет одинаковую степень окисления в каждом из двух веществ, формулы которых: N2O5 и LiNO Li3N и NO2 NO2 И HNO2 NH з и N2Oз
Ретевие. В первую очередь необходимо вспомнить определение понятия «степень окисления + . Степень окисления — это условный за - ряд на атоме в молекуле или кристалле. В отличие от валентности сте - пень окисления может быть положительной, отрицательной или рав - ной нулю. Степени окисления в простых ионных соединениях совпадают с зарядами ионов.
Хотя степень окисления и валентность — развые понятия, но при ее определении следует иметь в виду, что если валентность кальция в оксиде кальция равва II, то степень окисления кальция равяа +2.
Как определить степени окисления в предложенных соединени - ях? Вещество N2O3 образовано ковалентной полярной связью. Общая электронная пapa в этой молекуле сметqена к наиболее электроотрица-
тельному атому — кислороду. Следовательно, кислород в этом соедине - нии имеет степень окисления —2, а азот +5. Определим степени окисле - ния элементов в соединении LiNO3, используя правило: в соединении их трех элементов только кислород имеет отридательную степень окис - ления, а сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю.
Li+' N+5 O)' . Определив степени окисления элементов в оставшихся формулах, получаем ответ. Ответ: 1.
К кислотным оксидам относится каждое из двух веществ: СО2, CaO 3) ЅО2, 2O SO , СО 4) Р 2О , Al pOз
Ретевие. Как Вам известно, все оксидъі делят на две группы оксиды солеобраоующие и несолеобразующие (или безразличные). Co - леобразуютqие оксиды, в свою очередь, делят на кислотные, основные и амфотерные:
Проаналиоируем предложенные варианты ответов. Оксид углеро-
дa(IV) относится к кислотным (ему соответствует угольная кислота):
СО2+ 2O ---• 2СО .
()КСИД КШІІЬЦИЯ — ТИПИЧНЫЙ OCНОВНЫЙ ОКСИД, КОТО}ЗОМ COOTBЈITCT‘
вует сильное основание — гидроксид кальция:
CaO + Н2О ——• Са(OH)2.
Таким образом, первый вариант ответа не подходит. Точно так же откажемся и от второго варианта ответа — если ЅО2 относится к кислот - вым оксидам, то СО к беаразличным. В четвертом варианте приводят - ся оксиды фосфора (кислотный) и алюминия (амфотерный). И только в третьем варианте оба оксида — и ЅО2 и Р2О — кислотные. Ответ: 3.
Выпадевие осадка голубого цвета является признаком реакции между веществами: гидроксидом натрия и соляной кислотой карбонатом калия и хлоридом кальция сульфатом аммония и хлоридом бария яитратом меди(ІІ) и гидроксидом бария74
Решение. Вспомним условия протекания реакций обмена, кото - рые идут до конца (являются практически необратимыми). К ним отно - сятся: 1) образование осадка; 2) выделение газа; 3) образование мало - диссоциирующего вещества.
Все приведенные ответы являются реакциями обмена:
NaOH + HCl = NaCl + Н2О, образуется малодиссоциирующее вещество — вода:OH +Н =H, O
2СО + CaCl, = 2KCl + CaCO. образуется осадок белого цвета — карбонат кальция:СОз2 + Са 2“ = CaCO
(NH42) SO4 + BaC1 = 2NH4C1 + BaSO4. образуется осадок белогоцвета — сульфат бария:
SO,' + Ва2 = BaSO4 (качественная реакция на сульфат-ион 50 42°).
Си(NO l« + Ba(OH) = Ba(NO I› + Cu(OH) — образуется осадок голубого цвета — гидроксид меди(ІІ).Cu 2 + 2ОН = Си(ОН) .
(для ионов меди Cu+2 Ответ: 4.
характерен голубой цвет)
Т. Хлорид-ионы обраоуются при электролитической диссоциации
KC1O4 3) CH 3Cl KClO 4) KClРешение. Все 4 предложенных в ответе вещества содержат в своем составе хлор. Как же выбрать правильный ответ? Хлорид-ионы обра - зуются только при диссоциации соляной кислоты и ее солей — хлори - дов. Первая соль в ответе — перхлорат калия. Вторая соль — хлорат калия. И перхлорат, и хлорат калия диссоциируют в водном растворе с образованием иона калия и аниона кислотного остатка:
кcio4—• к+ + с o4—
лей.
Как видно, хлорид-ионы не образуются при диссоциации этих co-
Хлористый метил (или хлорметан), являюсь органическим веще—
ством (хлорпроизводным углеводородов), вообще не относится к элек - тролитам и не диссоциирует. Оставшаяся соль — хлорид калия — дей - ствительно диссоциирует в растворе с образованием хлорид-иона:
Ответ: 4.
Воаимодейетвию еоляной кислоты и едкого натра отвечает крат-
кое ионное уравяеяие
HCl + ОН° = Н О + Cl 3) H+ + NaOH = HzO + Na+ H+ + ОН° = HzO 4) H+ + Cl° + ОН° = HzO + Cl°Ретевие. Прежде всего оапиюем молекулярное уравневие взаи-
модейетвия соляной кислоты и едкого натра:
HCl + NaOH = HzO + NaCl
Исходные вещества (HCl и NaOH), а также один ио продуктов ре - акции (NaCl) относятся к сильным электролитам и в воде полностью распадаются на ионы. Вода — электролит очень слабый.
Вспомним теперь правила составления уравнений реакций в ион - ном виде:
Правила составления уравнений реакций в ионном вюе
В соответствии с этими правилами и проведеннъім въіше аналиоом поставим уравнение реакции воаимодействия соляной киелоты и едкого натра в ионном виде:
H+ + Cl + Na+ + ОН — НЛО + Na+ + Cl
Иеключив ио уравнения одинаковые ионы (Cl°, Na+), получим
краткое ионяое уравяение данной реакции:
Ответ: 2.
Алюминий образует еульфат алюминия при взаимодейетвии с серой 3) еернистой киелотой еерной киелотой 4) еероводородом
Ретевие. Проанализируем реакции, указанные в условии, и вспомним также, что еоли еероводородной киелоты Н 2Ѕ называются еульфидами, еервой киелоты H 2S O 4 — еулъфатами и серяиетой киело - ты — сульфитами. Алюминий при взаимодейетвии е еерой образует еульфид:
2Al '+ ЗЅ
zs з
Впаимодействие с сервой кислотой приводит к обрапованию суль-
2Al + 3Н 2ЅО4 — Al2(SO4Jз + 3H 2
Таким образом, сульфат образуется в ходе второй реакции. Про - верка двух оставшихся вариантов утверждает нас в мысли, что пра - вильным является второй ответ. Ответ: 2.
Оксид железа(ІІ) взаимодействует с раствором аммиака бромоводорода карбоната калия хлорида натрия
Реюеяие. Оксид железа(ІІ), являюсь основным оксидом, должея взаимодействовать с веществами кислотной природы. В списке пред - ложеняых вариантов ответов только бромоводород удовлетворяет этому условию (его воднъій раствор называется бромоводородной кислотой). Вот как протекает реакция между этими веществами:
FeO + 2HBr = FeBr2 + Н2О
Ответ: 2.
И с серебром, и с оксидом меди(ІІ) будет реагировать соляяая кислота фосфорная кислота
Й) &іЗОТН&Я КИСЛОТЯ
4) угольная кислота
Ретеяие. Проанализируем все предложенные варианты ответа. Соляная кислота HCl, несомненно, будет реагировать с оксидом ме- ди(ІІ), однако реакция ее с серебром невозможяа (серебро находится существенно правее водорода в ряду напряжений металлов). Аналогич - но, и фосфорная кислота НЗРО4 не может растворить серебро, хотя ок - сид меди(ІІ) растворяется в ней. Угольная кислота настолько слаба, что даже ее взаимодействие с CuO кажется сомнительяым. Остается третий вариант ответа — азотная кислота, у которой ярко выражены окисли - тельные свойства, будет реагировать и с серебром, и с оксидом меди(ІІ):
3Ag + 4HNO = 3AgNOз + NO + 2H2O CuO + 2H NOз = Си(NO )2 + Н2О
Ответ: 3.
Хлорпдтелеза(ІІ)вводнонрастворенотетреагироватъс К S 3) SiO 2 СО 4) Си
Ревіевие. Очевидно, что соль хлорида железа(ІІ) FeCl2 не может взаимодейетвовать е такими вещеетвами, как СОН, SiO2, так как соли не реагируют е океидами. Медь не может вытеснять железо из его соли, так как является менее активной, чем железо (ем. ряд напряжений ме - таллов). И только е еульфидом калия возможно взаимодейетвие:
FeCl2 + К2Ѕ = FeS + 2KCl
Ответ: 1.
Верны ли следующие еуждения об обращении е раетворами щёло - чей?
А. При попадаяии раетвора щёлочи на кожу рук его надо смыть водой, а затем обработать раетвором борной киелоты.
Б. При попадании раствора щёлочи ва кожу рук его надо смыть раетвором еоды.
верно только А 3) верны оба еуждения верно только Б 4) оба еуждения неверныРешение. При ответе на этот вопрос следует помнить правила тех - ники безопасности и обращения е вещеетвами при работе в кабинете химии, а также правила оказания первой медицинской помощи. В со - ответствии с этими правилами в случае попадания на кожу щёлочи сле - дует смыть ее большим количеством воды, а затем, по возможности, нейтрализовать остаток едкого вещества раетвором елабой борной ки - елоты. Таким образом, ответ А следует признать правильным. Ответ fi неверный — еода сама относится к щёлочным агентам и ее применение в данной ситуации бессмысленно. Ответ: 1.
В уравнении окиелительно-воеетановительной реакции
MnO + Al —-+ Al$O3 + Mn
коэффициент перед формулой воеетановителя равен:
1j 1 Зј 3
2) 2 4) 4
Решение. Известно, что воеетановителями являются нейтральные атомы, ионы металлов и неметаллов, молекулы, содержащие атомы элементов в низшей или промежуточнои степени окисления. В химиче - ских реакциях воестановитель отдает электроны и повышает степень
78
окиеления. Определим степени окиелеяия веех элементов в вещеетвах, учаетвующих в реакции:
Mп“'O ' + Al' --+ Al)' О)' + Mn°.
Определим воеетановитель: Al° — алюминий (его атомы отдают электроны).
Раеставим коэффициенты в уравнении реакции и запитем пра-
вильный ответ:
ЗМпО + 2Al = Al 2O2 + 3Mn
Ответ: 2. "
ІЙ. )ЙЈtCCOBf1Я ДОЛЯ &ПOTf1 В НИТЈЭf1ТЈІ flЛЮМИНИЯ JЭflBHП
1) 14,0% 3) 6,6%
2) 19,7% 4) 21,3%
Решевне. Вапишем химическую формулу нитрата алюминия: Al(NOзlз - Массовой долей элемента в еоединении называют отношение массы, приходящейея на данный элемент, к маеее веего взятого веще - ства. Применительно к раечетным задачам маееовая доля элемента
равна отношению атомной массы данного элемента (с учетом числа его
атомов в молекуле) к молекулярной массе еоединения:
ts(N) = (N) -ioo%
t(Al(NO )
ts(N) = z•s (N) іоои
Of(A1(NO )
Подетавим сюда взятые из Периодической системы - леева атомные массы элементов и получим:
ts(N) = 3‘14 - ioo% — 19,7%
213
Ответ: 2.
Общим для фоефора и серы является: наличие трех электронвіях слоев в их атомах значение их электроотрицательности меньше, чем у хлора образование ими водородных соединений с общей формулой ЭН 2 образование ими простых веществ в виде двухатомных молекул одинаковые значения степени окисления в киелородных co - единениях.
T9
Решение. Ответ на это задание требует уетановления общего в строении и свойствах фосфора и ееры. С этой целью необходимо дать характериетику этих элементов по их положевию в Периодической сис— теме .
Cepa и фоефор находятся в третьем периоде, значит, в их атомах
имеется три электронных елоя.
Сравнение положения фосфора и ееры е положением хлора, кото - рый также находится в третьем периоде; но раеположен правее от Р и S, евидетельетвует о том, что неметаллические евойства у хлора, принад - лежащего к группе галогенов, выражены сильнее, чем у фосфора и ееры. Это значит, что более электроотрицательным является хлор. Водородные
еоединения различаютея составом: у фосфора РН з, а у ееры — Н 2Ѕ. В ки—
елородных еоединениях их степень окиеления также неодинакова: в высших океидах Р О, и SO, соответственно +5 и +6, как, например, и в
+5 +6 +4
кислотах фосфорной Н, Р O4 , серной Н, S O4 , сернистой Н, S О, .
Анализируя эту харантеристику, получаем правильный ответ. Ответ: 12.
С уксусной кислотой взаимодействуют вещества, формулы которых Н 2Ѕ і О3 Na 2CO
з) нg
Си(ОН)2 BaSO4
Решение. Как известно, свойетва карбоновых кислот обусловлены прежде всего протонизированным атомом водорода. Растворимые ки - слоты изменяют окраску индикатора, имеют киелый вкус, проводят электрический ток, т. е. диесоциируют е образованием протона. Дисео - циация укеуеной кислоты происходит согласно уравнению:
Однако укеуеная кислота является слабым электролитом, атомы водорода карбокеильной группы могут замещатьея атомами толъко ак - тивных металлов.
Подобно неорганическим кислотам, укеусная киелота ветупает в реакции с оксидами металлов, гидроксидами, солями слабых кислот, например е карбонатами.
С этих позиций проанализируем предложенные ответы. Кремние-
вая киелота Н2ЅіОз, являясь нерастворимой кислотой, так же как и не-
раетворимая соль сильной серной киелоты еульфат бария BaSO4. не мо-
80
гут реагировать с укеуеной кислотой. Не вступает во взаимодейетвие е ней и металл ртуть Hg, который в олектрохимическом ряду напряже - ний стоит после водорода, а значит, не может вытеснить водород из ки-
Ответ: 24.
Остановите соответствие между веществами и реактивом, с помо - щью которого можно различить эти вещества. К каждому олемен - ту первого столбца подберите соответствующий элемент из второго столбца.
ВЕЩЕСТВА
А) Clз - р) и BaCl2(p-p)
Б) CuCl2(p-p) и CuSO4(p-p)
В) Al(OH)з P-p) и CaЗ(РО42) (р-р)
PHAFTИB
AgNOц(p-p) фенолфталеин KCl NaOH(p-p)
Ретевие.
А) Обе соли являются хлоридами. Следовательно, различить их можно, только используя различия в свойствах катионов. Различие со - стоит в том, что гидроксид алюминия нерастворим в воде (в отличие от гидроксида бария). Поэтому, прилив к растворам гидроксид натрия, заметим протекание реакции только в пробирке с солью алюминия:
AlClз + 3NaOH = Al(OH)з } + 3NaCl BaC1$ + NaOH z
Б) Обе соли содержат один и тот же катион, но различные анионы. Качествевной реакцией на хлорид-ионы является взаимодействие их с ионами серебра с образованием белого творожистого осадка:
CuCl2 + 2AgNOз' 2AgCl + Си(NO )2
В) Оба вещества нерастворимы в воде. Но гидроксид алюминия, будучи амфотервым, взаимодействует с щёлочами. Следовательно, он будет расворяться в растворе щёлочи:
Al(OH)з + NIПOH' NIП[Al(OH)4]
Ответ: 414.
81
Устаиовите соответствие между названием вещества и реагента-
ми, с которыми это вещество может взаимодействовать.
НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА РЕАРЕНТЫ
А) оксид углерода(ІV) 1) Fe2(SO4lз( - р), H2SiO
Б) гидроксид калия 2) Mg, NaOH(p-p)
В) сульфат меди(ІІ) 3) CaSO4, Н2О
4) BaCl2( - р), Fe
Решение. В данном случае перед Вами задание на соответствие: каждой пооидии из левогп столбца надо подобрать соответствующую позицию иа правого столбца. Слева оаписаны названия веществ. Справа оаписаны формулы реагентов, с которыми они могут взаимодейство - вать.
Под буквой А дан оксид углерода(ІV) — ото типичный кислотный оксид. Все кислотные оксиды реагируют с основаниями (щёлочами), обраоуя соль и воду. Кроме того, у оксида углерода(ІV) есть особое свой - ство: он может восстанавливаться активными металлами, водородом, углеродом.
СО2 + 2NaOH = Na2COз + Н 2О
СО 2 + 2Mg = С + 2MgO
Следовательно, позиции А соответствуют реагенты, указанные
справа под цифрой 2.
Под буквой Б приведен гидроксид калия КОН — типичное раство - римое основание (щёлочь), которое вступает во воаимодействие с ки - словами, кислотными оксидами, солями, растворимыми в воде. Реак - ция между основанием и кислотой Вам хорошо знакома. Это реакция нейтралиаации, в ходе которой образуется соль — силикат калия и вы - делается вода:
2KOH + Н SiO = K2SiO$ + 2HzO
В реакции с солью образуется нерастворимый осадок: Fe(OH lз гидроксид желеоа(ІІІ) и растворимая соль сульфат калия K 2SO4. ІЭто ре - акция обмена между щёлочью и растворимой солью.
6KOH + Fe2 ЅО4І3 = * 250 4 + 2F e(OHlз
Эти вещества указаны справа под цифрой 1.
82
Под буквой В слева приведена соль CuSO4 — сульфат меди(ІІ). Co - ли могут реагировать между собой, при условии, если они обе раство - ряются. Из оставшихся формул солей, приведенных справа, раствори - мой солью является BaCl2 — хлорид бария, взаимодействие с которым является качественной реакцией на серную кислоту и ее соли; выпадает осадок сульфата бария.
CuSO 4 + BaCl2 --+ CuCl2 + BaSO4 1
Кроме того, железо как более активный металл может вытеснять
менее активный металл медь из растворов ее солей:
CuSO4 + Fe --+ Fe SO4 + Си 1.
Следовательно, позиции В отвечают реагенты, указанные справа под цифрой 4.
Паполненная таблица будет выглядеть так:
Ответ: 214.
Часть 2
Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении реакции, схема которой:нІ + н, so4 ч s + I, + н, о
Скажите окислитель и восстановитель.
Ретевие.
Составлен электронный баланс. 21° — 2e --+ 1 3S“ 6 + 6л -—+ S' 1
Раеетавлены коэффициенты в уравнении реакции: 6HI + Н ЅО4 = S + ЗІ + 4H 2O Указано, что иод в степени окисления —1 является восстанови - телем, а cepa в степени окисления +6 — окислителем.Рассчитайте массу осадка, который выпадет при взаимодействии избытка карбоната калия с 17,4 г раствора нитрата бария с массо - вой долей последнего 15% .
83
Ретевие.
Составлено уравнение реакции: К2СОз + BП(NO3I2' ВаСОЗ + 2 NOз Рассчитана масса и количество вещества нитрата бария в pac-творе:
m(Ba(NOg)2) = 17,4 - 0, 15 = 2,61 г.
n(Ba(NOзlzl' 2,61/261 = 0,01 моль.
Определена масса вещества, выпавшего в осадокпо уравнению реакции п(ВаСОз) = n(Ba(NO3l2l = 0,01 МОЛЬ.
m(BaCOg) = 0,01 - 197 = 1,97 г.
Ответ: m(BaCOз) = 1,97 г.
Даны вещества: Zn, НСl(разб), Fe, КЗ РО4, NaOH, СаСОЗ. Используя воду и необходимые вещества только из этого списка, получите в две ствдии ортофосфат кальция. Опишите признаки проводимых реак - ций. Для первой реакции напишите сокращенное ионное уравнение.
Ретевие.
Составлены два уравнении реакции:
1) CaCO + 2HCl = CaCl2 + Н 2О + СО2
2) 3CaCl2 + 2<э*'О4 - C• з(PO 4 ) } + 6KCl
Описаны признаки протекания реакций:
для первой реакции: выделение бесцветного газа; для второй реакции: образование белого осадка. Составлено сокращенное ионное уравяеяие первой реакции:СаСОЗ + 2H“ = Ca+2
+ НЛО + СО2
84
